国家管网西南管道贵阳输油气分公司 贵州贵阳 550000
摘要：我国天然气计量一直以体积流量作为结算标准，而流量计量的测量主要以差压式的孔板流量为主。虽然这一计量设备结构简单，制造简便，但是很容易受到外界因素影响造成计量误差。因此，本文主要对天然气计量误差进行分析，并对能量计量方法的应用开展探讨。
关键词：天然气计量；误差分析；能量计量方法
天然气是环保能源的一种，在城市中广泛使用，各企业也在积极探索天然气计量方法，减少测量误差。随着我国经济的不断发展，对天然气的需求也越来越大，为了追求利益最大化，必须重视精准计量，才能保证居民权益。因此，需要分析计量方法，找出产生计量误差的原因，保证计量的有效性。
一、天然气常用的计量方式
（一）体积计量
国际上常见的天然气体积仪表主要分为以下几类：
（1）：孔板流量计：这种计量方法出现时间较早，根据管道压差来进行测量。这一测量方式逐渐被涡轮计量法所取代，在测量过程中操作简便，可靠性较强。但是实际应用中，孔板流量计容易受外界环境的影响导致测量出现误差，测量精度存在不足，上下游对直管的长度要求较高，所以在实际测量时容易出现漏气的情况，需要定期进行维护保养。
（2）涡轮流量计：在油气行业中使用涡轮流量计较多，这种速度式流体计量表操作简单，维护成本较低。在实际操作中测量精度能得到保障，不容易受到外界环境的影响，且内部结构简单，故障率较低。但是这类流量计也存在一些缺点，例如涡轮在长时间工作时需要持续进行摩擦，所以工作人员需要定期做好润滑工作，让涡轮叶片处于正常工作状态，可以在流量计上方添加过滤器来保护涡轮工作。测量时若管道流速过高时，流量计内部容易出现气蚀的现象[1]。
（3）超声波流量计：这类流量计在大口径天然气管道应用较多，利用管道中的流体速差进行测量。在实际操作过程中，这类流量计不会受到外界环境的影响，数字化程度较高，与上述两种流量计相比技术更加先进，且更加精确。但是这类超声波流量计造价较高，一般依赖进口，设备价格高昂，维护成本较高，且这类流量计不适用于口径较小的管道测量。
（二）质量计量
在天然气的计量中，不仅需要测量流量计量，也需要进行质量计量，一般市面上的质量计量方式有以下几种：
（1）科式质量流量计：在1832年法国科学家科里奥利发明了这种流量计，由于管道内流体流动时会对管壁产生作用力（称为科式力），利用这一原理便研发出了科式质量流量计。在天然气输送时这一流量计可直接测量其质量，且测量范围较广，误差较小，受到外界因素影响较小。但是科式质量流量计一般都依赖进口，价格昂贵，且在操作过程中安装要求较多，对大口径管道测量并不适应。这类计量设备一般应用在加气站或者天然气井口等等。
（2）热式质量流量计
热式质量流量计是利用温度与介质流量间的函数关系进行测量，在测量时加热介质后温度场也会发生对应改变，从而测量出天然气质量。在管道内铺设两个电热装置，用来控制管道内部温度，让其与管道温差不出现变化，在介质开始流动后，冷却效应也会随之出现，所以电热装置的电流也会增大，这时随着热传递效应增加，介质质量流量也会随之增加，所以介质质量与电流之间成正比关系。这类流量计适用广泛，可在一些特殊环境下使用，工作性能稳定，误差较小，一般在化工厂和钢铁厂用途较广。
二、天然气误差分析
（一）计量仪表
天然气计量中一般采用孔板流量计较多，在实际操作中，孔板加工要求较高，需要有较高的技术水平生产，才能缩小误差。在测量时若孔板出现弯曲会严重影响测量结果，所以在安装过程中，工作人员需要熟练操作环节，规范安装，部分员工在安装时凭借自己的工作经验进行安装，忽视了安装细节，导致测量失败。例如孔板密封垫片加工时，若不能结合室内尺寸进行加工，垫片范围过大会对测量结果造成感染。并且，导压管设置也需要合理安排，否则会导致流量计出现失衡，平衡器无法正常工作，出现计量误差。
另外，在节流装置检验时，需要注意内部是否存在焊缝或者垫片，这些都会影响测量、测量误差与突出物大小、位置有密切关系，孔板上游出现突出物时造成的误差最大，在下游产生突出物时造成的影响最小[2]。
（二）使用条件
计量仪器一般在使用时会受到外界因素的影响，例如环境变化，温差过大等等，都会造成计量存在较大误差。天然气在输送过程中如果气体压力发生变化或者气体流速较快时，会出现压差波动的情况，在计量时一旦出现这种情况，也会产生较大的计量误差。根据有关数据表明，天然气计量受到脉动流影响较大，对测量结果有较大的影响。并且季节变化也会影响剂量计测量，不同季节环境下计量蒸汽流量也各不相同，所以容易出现计量误差。
（三）天然气质量
天然气是在石油开采过程中产生的气体，所以在开采完毕后需要经过多重工艺才能投入使用，在开采后需要经过过滤，除尘，分离等工序，但是也无法保证天然气的纯度，在输送天然气的过程中，天然气内部存在的杂质会影响天然气管道的使用寿命，长期如此会腐蚀管道内部。如果天然气中的杂质长期存在于流量计内部，会加大测量误差，天然气产生气流也会发生相应变化[3]。并且，积存的杂质也会缩小孔板截面，孔板流量计自身容易受到外界环境的影响，如果杂质不能及时清理，就会产生较大误差。并且，天然气在运输过程中会夹杂部分水分，这些水分在进入流量计内部后会导致测量结果偏高，随着孔径比增大，湿气流量会逐渐减小。
三、天然气能量计量方法应用
（一）原理
天然气能量计量是根据天然气的发热量为结算单位，利用天然气的发热量来进行测量，结合体积与单位体积发热量来计算天然气管道的总能量。测量热值一般分为直接测量和间接测量两种方法：间接测量一般利用色谱仪计算，通过计算天然气中气质组分获取热值；而直接测定是测算天然气燃烧一定气体后的发热量。在实际操作中，直接测量法应用较少，因为舒服条件较多，容易受到外界因素影响，且技术不够成熟，主要还是以间接测量为主。在大型的计量站中，利用色谱仪测量天然气热值，从而计算出天然气的发热量。
（二）应用价值
天然气能量计量方法符合我国的发展战略需求，天然气为混合气体，不同地区产出的天然气气质组分不同，所以燃烧时产生的能量也不同。目前我国天然气单位体积在燃烧时的发热量在33.9-45MJ/m3，。针对不同地区的天然气选择传统的计量方式显然存在缺点，随着天然气行业的发展，发展全国性管网已经是必然趋势，采用传统测量方式测量混合气源存在加到误差，所以需要能量计量方式来解决这一问题[4]。
发展能量计量方式有助于推动天然气国际贸易，我国每年都会进口一部分天然气，由于人口众多，所以对天然气的需求程度较高。在国际测量时普遍采用能量计量方式，为了保证贸易的公平性，所以应该结合国际发展趋势，采用能量计量更加合适。
结束语
天然气在社会众多行业都发挥着重要作用，也给居民生活带来了极大便利。因此，天然气流量的精准测量也成为人们广泛讨论的话题，近年来随着科技的发展，也出现了一些先进的测量技术，缩小了测量误差。天然气计量主要以体积计量和质量计量为主，这类计量方式容易受到外界环境的影响，在使用过程中难免会产生一定误差，很难保证结果的准确性。因此，应该加强能量计量方法的应用，不仅符合我国的发展需求，还能进一步推动天然气行业的发展。
参考文献：
[1]温渊.天然气计量误差原因分析及改进对策研究[J].石化技术，2020，027（002）：310，309.
[2]唐发坤.天然气计量误差原因分析及改进探讨[J].中国设备工程，2019，000（013）：73-74.
[3]张亦龙.天然气计量误差原因分析及改进探讨[J].信息周刊，2019，000（051）：P.1-1.
[4]司强.天然气计量误差和能量计量方法的应用探讨[J].化工管理，2020，No.575（32）：73-74.
燕璇（1994.2），男，汉族，贵州省赫章县，本科，助理工程师，，研究方向。天然气计量